Enzimas: inhibición, nomenclatura y clasificación funcional

Tipos de Inhibidores Enzimáticos

La inhibición enzimática es un proceso crucial en la regulación de la actividad de las enzimas. Los inhibidores son moléculas que se unen a las enzimas y disminuyen su actividad catalítica. Se clasifican principalmente en irreversibles y reversibles.

Inhibidores Irreversibles

Un inhibidor irreversible se une a la enzima, generalmente en el sitio activo, mediante enlaces covalentes fuertes. Esto provoca una inactivación permanente de la enzima, ya que el inhibidor no se disocia o lo hace destruyendo el sitio activo. La enzima queda inactiva para siempre.

Ejemplo: El cianuro, que inhibe la citocromo oxidasa.

Inhibidores Reversibles

Los inhibidores reversibles se unen a la enzima mediante enlaces débiles (no covalentes), lo que permite que la enzima se inactive temporalmente. La actividad enzimática puede recuperarse si el inhibidor se disocia. Se subdividen en:

• Inhibidores Competitivos

  El inhibidor y el sustrato (S) compiten por el mismo sitio activo de la enzima. Se unen mediante enlaces débiles. Es posible reducir la actividad del inhibidor aumentando la concentración del sustrato. El inhibidor y el sustrato deben ser estructuralmente muy similares para ocupar el mismo lugar.

  Reacción: E + S ⇌ ES → E + P; E + I ⇌ EI

• Inhibidores No Competitivos (o Mixtos)

  El inhibidor y el sustrato no compiten por el mismo sitio. El sustrato se une al sitio activo, mientras que el inhibidor se une a un sitio alostérico (regulador) diferente, modificando la conformación del sitio activo e impidiendo la unión del sustrato o la catálisis. Pueden unirse tanto a la enzima libre (E) como al complejo enzima-sustrato (ES).

  Reacción: E + I ⇌ EI; ES + I ⇌ ESI

• Inhibidores Acompetitivos (o Incompleta)

  El inhibidor se une únicamente al complejo enzima-sustrato (ES), formando un complejo ESI inactivo. No se une a la enzima libre. Este tipo de inhibición es más común en reacciones con múltiples sustratos.

  Reacción: E + S ⇌ ES + I ⇌ ESI (inactivo)

Nomenclatura de las Enzimas

Las enzimas se nombran siguiendo varias convenciones:

1. Nombre del Sustrato + Sufijo "-asa": Es la forma más común y sencilla.

   Ejemplo: Ureasa (actúa sobre la urea), Amilasa (actúa sobre el almidón).

2. Nombre Común: Algunas enzimas tienen nombres históricos o triviales.

   Ejemplo: Tripsina, Pepsina.

3. Nombre Sistemático (Sustrato + Coenzima + Función + Sufijo "-asa"): Utilizado para una identificación más precisa, especialmente en la clasificación internacional.

   Ejemplo: Malonato CoA transferasa.

Clasificación de Enzimas según su Función

La Unión Internacional de Bioquímica y Biología Molecular (IUBMB) clasifica las enzimas en seis clases principales, basándose en el tipo de reacción que catalizan:

1. Oxidorreductasas

Catalizan reacciones de óxido-reducción, es decir, la transferencia de electrones o átomos de hidrógeno de un sustrato a otro.

• Deshidrogenasas: Separan el hidrógeno del sustrato y reducen un coenzima.

  Ejemplo: AH₂ (oxidado) → A; NAD⁺ → NADH + H⁺.

• Oxidasas: Transfieren electrones del sustrato al oxígeno, a menudo interviniendo en la cadena respiratoria.

  Ejemplo: La succinato deshidrogenasa (que también es una oxidorreductasa) cataliza la conversión de ácido succínico a ácido fumárico.

2. Transferasas

Catalizan la transferencia de grupos funcionales (como grupos fosfato, metilo, amino, etc.) o radicales de un sustrato a otro.

Reacción general: Ax + B → A + Bx

Ejemplo: Las quinasas, como la fosfofructoquinasa, que transfieren grupos fosfato.

3. Hidrolasas

Catalizan la ruptura de enlaces químicos mediante la adición de agua (hidrólisis).

Reacción general: A-B + H₂O → A-OH + B-H

• Peptidasas (o Proteasas): Hidrolizan enlaces peptídicos en proteínas.
• Esterasas: Rompen enlaces éster y de tipo éster.
• Nucleasas: Hidrolizan enlaces fosfodiéster en ácidos nucleicos.
• Glucosidasas: Hidrolizan enlaces O-glucosídicos en carbohidratos.

4. Liasas

Catalizan la ruptura de enlaces químicos sin hidrólisis ni oxidación, a menudo formando dobles enlaces o añadiendo grupos a dobles enlaces.

Reacción general: A=B + X-Y → X-A + B-Y

Ejemplo: La fumarasa, que convierte ácido fumárico en ácido málico mediante la adición de agua (H₂O + Ácido fumárico → Ácido málico).

5. Isomerasas

Catalizan la transformación de un compuesto en su isómero (reorganización de átomos dentro de una molécula).

Reacción general: XA → AX

Ejemplo: La fosfoglucoisomerasa, que transforma el ácido 3-fosfoglicérido en ácido 2-fosfoglicérido.

6. Ligasas

Catalizan la unión de dos moléculas, acoplando la reacción a la hidrólisis de una molécula de alta energía, generalmente ATP.

Reacción general: A + B + ATP → A-B + ADP + Pi

Ejemplo: La glutamina sintetasa, que une glutamato y amoníaco para formar glutamina (Glutamato + NH₃ + ATP → Glutamina + ADP + Pi).